| 研究課題/領域番号 |
20K21236
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分36:無機材料化学、エネルギー関連化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
猿山 雅亮 京都大学, 化学研究所, 特定准教授 (50636628)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
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| キーワード | ナノ粒子 / 自己集合 / 超格子 / 形状制御 / カチオン交換 / イオン結晶 / イオン交換 / 硫化銅ナノ粒子 / 配列構造変化 / 小角X線散乱 / ニッケルナノ粒子 / 配列規則化度制御 / ファンデルワールス力 / 無機ナノ粒子 / 超構造体 / カップリング / 協奏的物理特性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、多様な無機物質からなる均一なナノ粒子で構成される「三次元超構造体」を選択的かつ迅速に合成できる汎用的な手法を開発し、最密充填構造内でのナノ粒子同士の強いカップリングによる協奏的物性を明確に発現する新規物質群の創製を目的とする。具体的には、①液相中でナノ粒子間のvan der Waals力を巧みに利用することで、金属・半導体・磁性体問わずあらゆる無機ナノ粒子の自己集合を制御し、一段階での高秩序超構造体の合成法を確立する。また、②三次元超構造体で期待される物性（遷移双極子・磁気双極子・プラズモン等のカップリング、均一細孔による分子ふるい特性）を検証し、未踏の構造特異的物性を開拓する。
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| 研究成果の概要 |
化学的液相合成法を用いたナノ粒子超格子の一段階合成手法において、硫化銅ナノ粒子の配列構造の制御を試みた。配位子であるアルキルアミンの濃度が大きくなると、球状硫化銅ナノ粒子の扁平率が大きくなり、よりディスク形状に近づくことが分かった。その後の自己集合段階において、球状硫化銅ナノ粒子は面心立方構造に集積し、中心対称性が高い三次元超格子が形成した。一方でディスク状硫化銅ナノ粒子はカラムナー状に集積することで一方向に伸びた超格子が選択に得られた。さらに、硫化銅ナノ粒子超格子にほかの金属カチオンを反応させることで、銅カチオンとの置換によって別の金属硫化物超格子に変換することに成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ナノ粒子超格子を形成する従来の手法では多くの工程が必要で、量的にわずかしか得られないものがほとんどであったが、本研究で開発した手法によって迅速でスケーラブルなナノ粒子超格子を得られ、様々な応用に対する展開可能性を広げることができたと考えている。さらに、ナノ粒子の配列や組成を大きく制御できるようになったことで、広い研究分野での新しい物性開拓につながると期待される。
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